Aşağı keçiricilikli mikroporlu keramik elektrod çubuğu

Aşağı keçiriciliyin əsas dəyəri və üstünlüyü

mikroporlu keramikanın aşağı keçiriciliyinin mahiyyəti və fiziki mexanizmi

Aşağı keçiricilik "burada dəqiq tərifə malikdir: bu, ionlara elektrokimyəvi dövrənin keçiriciliyini saxlamaq üçün kiçik, nəzarətli elektrik kontaktları etməyə imkan verən, lakin eyni zamanda elektrodun maye həllində (adətən doymuş KCl məhlulu) və xarici test məhlulunda sürətli, yüksək axın ikitərəfli konveksiya və diffuziyaya ciddi mane olacaq mikroporlu keramik membranı nəzərdə tutur."

Bu xüsusiyyətin həyata keçirilməsi mikroporadlı keramik materialların dəqiq fiziki strukturuna əsaslanır. Keramik materiallar (alümina, zirkoniya və s.) sərt, möhkəm və nanometr və ya submikron səviyyədə bir-birinə keçidli çoxlu poralardan ibarət quruluş yaratmaq üçün xüsusi formullar və yüksək temperaturda sinterləşmə prosesindən keçir. Bu poralar elektrokimyəvi "maye interfeysini" təşkil edir.

• *İon keçiriciliyi: Bu kiçik pora kanalları elektrolitlə doldurulmuşdur və mini "duz körpüləri"ni yaradır. Məhluldakı ionlar bu kanallar vasitəsilə köç edə bilər, ölçmə dövrəsinin bütövlüyünü təmin edir və sabit elektrokimyəvi potensial yaradır.
• *Məhlul maneəsi: Çox kiçik gözenek ölçüləri səbəbindən maye mexanikası prinsiplərinə əsasən bu qədər dar kanallardakı məhlullar əhəmiyyətli kapilyar müqavimət və özlülüklü qüvvələrlə qarşılaşır. Bu, konsentrasiya fərqinə (diffuziya), statik təzyiq fərqinə və ya temperatur dalğalanmalarına bağlı olaraq məhlulun ümumi axınının (konveksiyanın) effektiv şəkildə suppressiyasını təmin edir. Maddənin daşınması əsasən yavaş ion diffuziya proseslərinə əsaslanır.

Qısası, mikroporoz keramik membranlar fizikada "ion süzgəcləri" və "axın məhdudlaşdırıcıları" rolunu oynayır və "elektrik siqnallarının keçirilməsi" ilə "məhlul mübadiləsinin bloklanması" arasında incə balans yaradır.

2、 Aşağı keçiriciliyin gətirdiyi əsas üstünlük

• 1. Qeyri-adi uzunmüddətli sabitlik və çox uzun ömür: Bu, aşağı keçiriciliyin ən əhəmiyyətli üstünlüyüdür. Beton, torpaq, yeraltı suyu və ya sənaye tullantı suları kimi mürəkkəb mühitlərdə yüksək konsentrasiyalı ionlar (məsələn, Cl⁻, SO₄²⁻) və ya kimyəvi maddələr mövcuddur. Maye interfeysinin keçiriciliyi çox yüksəkdirsə (məsələn, porşalı keramika və ya lifli saplardan istifadə edilirsə), elektrodun daxilindəki KCl tez bir zamanda dağılır, zərərli xarici komponentlər isə tərs infiltrasiya olunaraq daxildəki Ag/AgCl saplarını və elektroliti çirkləndirir, nəticədə referens potensialda qaytarılmaz sürüşmə baş verir və elektrod tez arızalanır. Mikroporoz keramikanın aşağı keçiricilik xüsusiyyəti zərərli maddələrin mübadilə prosesini maksimum dərəcədə yavaşladır və elektrodların sabit işləmə müddətini bir neçə gün və ya həftədən ay, illər, hətta onilliklərə qədər uzadır. Bu da onları əvəz edilməsi mümkün olmayan, uzunmüddətli daxil edilmiş və ya onlayn monitorinq senaryoları üçün xüsusilə uyğun edir.
• 2. Mükəmməl antipollusiya və tıxanmaya qarşı müqavimət: Zülallar, yağlar, kolloidlər və ya asılı hissəciklər ehtiva edən məhlullarda ölçmə apararkən, ənənəvi gözenekli keramik maye interfeysləri böyük gözeneklərinə görə bu maddələrlə tıxanmağa və ya çirklənməyə meyllidir. Bir dəfə tıxananda maye düyününün müqaviməti kəskin artar, maye düyünü potensialı isə son dərəcə qeyri-sabit hala düşür ki, bu da ölçü siqnalının sürüşməsinə və ya ümumiyyətlə işin dayanmasına səbəb olur. Mikroqapalı keramikanın nanometr miqyaslı deşikləri bu böyük molekulların və hissəciklərin invaziyasını fiziki olaraq effektiv şəkildə maneə törədə bilir, adeta möhkəm bir filtre kimi maye interfeysinin uzunmüddətli təmizliyini və funksional sabitliyini təmin edir.
• 3. Yaxşı bərpəolunma qabiliyyətinə malik sabit maye birlik potensialı: Maye birlik potensialı istinad elektrodu üçün xarakterik və əsas səhv mənbəyidir. Komponentləri fərqli olan iki məhlul maye səthində qarşılamaqda olduqda, ionların müxtəlif miqrasiya sürətləri nəzərə alınmaqla potensial fərqi yaranır. Mikroporlu keramikanın aşağı keçiriciliyi ion mübadiləsi prosesini çox yavaş və nəzarət olunan edir ki, bu da minimal zamana asılı dəyişikliklərlə sabit maye səthi potensialının formalaşmasına kömək edir və yaxşı bərpəolunma qabiliyyəti təmin edir. Beləliklə, potensial ölçmənin dəqiqliyi və müqayisəedilməsi əsaslı şəkildə artır.

3. Tətbiq sahəsi və zəruri kompromislər

Yuxarıda qeyd olunan üstünlüklərə görə, mikroporlu keramik referens elektrodlar beton və poladın korroziya monitorinqi kimi mühəndislik, geoloji kəşfiyyat, ətraf mühitin elmi (uzunmüddətli su keyfiyyətinin monitorinqi) həmçinin qida və biotexnologiya sahələrində pH/potensial ölçmə üçün üstünlük təşkil edən həll yolu halına gəlib.

Lakin, hər bir texnologiyanın özü ilə gətirdiyi kompromislər var. Aşağı keçiricilik daxili texniki çətinlik yaradır: yüksək maye interfeys müqaviməti. Dar gözeneklər ion köçürülmə trayektoriyasının maneə törətməsi deməkdir ki, bu da keramik membranın özünün yüksək müqavimət qiymətinə səbəb olur (adətən on minlərdən yüzlərlə minlərə ohm). Buna görə də, belə elektrodlardan istifadə edərkən, elektrokimyəvi stansiya və ya çox yüksək giriş müqavimətinə malik potensiometr (adətən >10¹² Ω tələb olunur) istifadə etmək lazımdır, əks halda siqnal ciddi zəifləyəcək və nəticədə yanlış oxuma, yavaş reaksiya və ya hətta tam məlumat itki halları baş verə bilər.

Ümumiləşdirərək desək, mikroporlu keramik referens elektrodların aşağı keçiricilik xarakteristikası sadəcə "keçirməzlik" deyil, dəqiq və nəzarət olunan "məhdud keçiricilik"dir. Özünəməxsus mikrostrukturu vasitəsilə bir qədər keçiriciliyi uzunmüddətli sabitlik, interferensiyaya qarşı müqavimət və ölçü dəqiqliyindən imtina etməklə əvəz edir və sərt şəraitdə etibarlı elektrokimyəvi monitorinq üçün əvəzsiz texniki təminat halına gəlir.



Texniki Parametrlər Cədvəli